Yaşam ortamı için insan gereksinimlerinin sürekli iyileştirilmesi ile birlikte, PCB üretim sürecinde yer alan çevre sorunları özellikle öne çıkmaktadır.Şu anda kurşun ve brom en sıcak konular;Kurşunsuz ve halojensiz olması PCB'nin gelişimini birçok yönden etkileyecektir.Şu anda PCB'nin yüzey işleme sürecindeki değişiklikler çok büyük olmasa da, bu uzak bir şey gibi görünse de, uzun vadeli yavaş değişikliklerin büyük değişikliklere yol açacağına dikkat edilmelidir.Artan çevre koruma çağrıları ile PCB'nin yüzey işleme süreci gelecekte kesinlikle önemli ölçüde değişecektir.
Yüzey işleminin amacı
Yüzey işleminin en temel amacı, iyi lehimlenebilirlik veya elektrik performansı sağlamaktır.Doğada bakır, havada oksit halinde bulunma eğiliminde olduğundan, uzun süre orijinal bakır olarak kalması pek olası değildir, bu nedenle başka şekillerde işlenmesi gerekir.Sonraki montajda, bakır oksitlerin çoğunu çıkarmak için güçlü akı kullanılabilse de, güçlü akının kendisinin çıkarılması kolay değildir, bu nedenle endüstri genellikle güçlü akı kullanmaz.
Ortak yüzey işleme süreci
Şu anda, birçok PCB yüzey işleme prosesi vardır, yaygın olanları aşağıda tek tek tanıtılacak olan sıcak hava tesviye, organik kaplama, akımsız nikel kaplama / altın daldırma, gümüş daldırma ve kalay daldırmadır.
1. Sıcak hava tesviye
Sıcak hava lehim tesviye olarak da bilinen sıcak hava tesviye, bakır oksidasyonuna dirençli ve iyi lehimlenebilirlik sağlayan bir kaplama tabakası oluşturmak için PCB yüzeyinde erimiş kalay kurşun lehimin kaplanması ve ısıtılmış basınçlı hava ile tesviye edilmesi (üflenmesi) işlemidir. .Sıcak hava tesviyesinden sonra, lehim ve bakır, bağlantı noktasında bakır kalay intermetalik bileşik oluşturur.Bakır yüzeyi koruyan lehimin kalınlığı yaklaşık 1-2 mildir.PCB, sıcak hava tesviyesi sırasında erimiş lehime daldırılacaktır;Hava bıçağı, lehim katılaşmadan önce sıvı lehimi üfler;Rüzgar bıçağı, lehimin bakır yüzeyindeki menisküsünü en aza indirebilir ve lehim köprüsünü önleyebilir.Sıcak hava tesviyesi dikey tip ve yatay tipe ayrılmıştır.Genel olarak konuşursak, yatay tip daha iyidir, çünkü yatay sıcak hava tesviye kaplaması daha homojendir ve otomatik üretimi gerçekleştirebilir.Sıcak hava tesviye işleminin genel süreci şöyledir: Mikro aşındırma → ön ısıtma → akı kaplama → kalay püskürtme → temizleme.
2. Organik kaplama
Organik kaplama işlemi, bakır ve hava arasında bir bariyer tabakası görevi görmesi bakımından diğer yüzey işleme işlemlerinden farklıdır;Organik kaplama işlemi basittir ve maliyeti düşüktür, bu da onu endüstride yaygın olarak kullanılmasını sağlar.Erken organik kaplama molekülleri, pas önleyici bir rol oynayan imidazol ve benzotriazoldür.En son molekül esas olarak, nitrojen fonksiyonel grubunu PCB'ye kimyasal olarak bağlayan bakır olan benzimidazoldür.Daha sonraki kaynak işleminde bakır yüzeyinde tek bir organik kaplama tabakası var ise çok sayıda tabaka olması gerekir.Bu nedenle sıvı bakır genellikle kimyasal tanka eklenir.Birinci katmanı kapladıktan sonra, kaplama katmanı bakırı adsorbe eder;Daha sonra ikinci katmanın organik kaplama molekülleri, bakır yüzeyinde 20 hatta yüzlerce organik kaplama molekülü konsantre olana kadar bakır ile birleştirilir, bu da çoklu yeniden akış lehimleme sağlayabilir.Test, en son organik kaplama işleminin birçok kurşunsuz kaynak işleminde iyi performansı koruyabildiğini gösteriyor.Organik kaplama işleminin genel işlemi yağ alma → mikro aşındırma → asitleme → saf su temizleme → organik kaplama → temizlemedir ve işlem kontrolü diğer yüzey işleme işlemlerinden daha kolaydır.
3. Akımsız nikel kaplama / altın daldırma: akımsız nikel kaplama / altın daldırma işlemi
Organik kaplamanın aksine, akımsız nikel kaplama / altın daldırma, PCB'ye kalın bir zırh koyuyor gibi görünüyor;Ek olarak, akımsız nikel kaplama/altın daldırma işlemi, PCB'nin uzun süreli kullanımında faydalı olabilecek ve iyi elektrik performansı elde edebilen pas önleyici bariyer tabakası olarak organik kaplamaya benzemez.Bu nedenle, akımsız nikel kaplama / altın daldırma, PCB'yi uzun süre koruyabilen bakır yüzeyinde iyi elektriksel özelliklere sahip kalın bir nikel altın alaşımı tabakası sarmaktır;Ayrıca diğer yüzey işleme proseslerinin sahip olmadığı çevreye toleransa da sahiptir.Nikel kaplamanın nedeni, altın ve bakırın birbirini yayması ve nikel tabakasının altın ve bakır arasındaki difüzyonu önleyebilmesidir;Nikel tabakası yoksa, altın birkaç saat içinde bakırın içine dağılacaktır.Akımsız nikel kaplamanın / altın daldırma işleminin bir başka avantajı da nikelin gücüdür.Sadece 5 mikron kalınlığındaki nikel, yüksek sıcaklıkta Z yönünde genişlemeyi sınırlayabilir.Ek olarak, akımsız nikel kaplama / altın daldırma, kurşunsuz montaj için faydalı olacak bakırın çözünmesini de önleyebilir.Akımsız nikel kaplama / altın liç işleminin genel süreci şu şekildedir: asit temizleme → mikro aşındırma → prepreg → aktivasyon → akımsız nikel kaplama → kimyasal altın liç.Yaklaşık 100 kimyasal içeren esas olarak 6 kimyasal tank vardır, bu nedenle proses kontrolü nispeten zordur.
4. Gümüş daldırma gümüş daldırma işlemi
Organik kaplama ve akımsız nikel/altın daldırma arasındaki süreç nispeten basit ve hızlıdır;Akımsız nikel kaplama / altın daldırma kadar karmaşık değildir ve PCB için kalın bir zırh değildir, ancak yine de iyi bir elektrik performansı sağlayabilir.Gümüş, altının küçük kardeşidir.Gümüş, ısıya, neme ve kirliliğe maruz kaldığında bile iyi lehimlenebilirliği koruyabilir, ancak parlaklığını kaybeder.Gümüş daldırma, gümüş tabakanın altında nikel olmadığı için, akımsız nikel kaplama / altın daldırma kadar iyi bir fiziksel güce sahip değildir.Ek olarak, gümüş emprenye iyi depolama özelliklerine sahiptir ve gümüş emprenye edildikten sonra birkaç yıl montaja alındığında büyük problemler olmayacaktır.Gümüş daldırma, neredeyse mikron altı saf gümüş kaplama olan bir yer değiştirme reaksiyonudur.Bazen, gümüşe daldırma işlemine, esas olarak gümüş korozyonunu önlemek ve gümüş göçünü ortadan kaldırmak için bazı organik maddeler dahil edilir;Bu ince organik madde tabakasını ölçmek genellikle zordur ve analizler organizmanın ağırlığının %1'den az olduğunu gösterir.
5. Kalay daldırma
Tüm lehimler kalay bazlı olduğundan, kalay tabakası her türlü lehimle eşleşebilir.Bu açıdan bakıldığında, kalay daldırma işleminin büyük gelişme beklentileri vardır.Ancak geçmişte PCB, kalay daldırma işleminden sonra kalay bıyık olarak ortaya çıkıyordu ve kaynak işlemi sırasında kalay bıyıklarının ve kalayın yer değiştirmesi güvenilirlik problemlerini beraberinde getiriyordu, bu nedenle kalay daldırma işleminin kullanımı sınırlıydı.Daha sonra, kalay daldırma çözeltisine, kalay tabakası yapısının granüler bir yapı almasını sağlayan, önceki sorunların üstesinden gelen ve ayrıca iyi bir termal stabilite ve lehimlenebilirliğe sahip olan organik katkı maddeleri eklendi.Kalay daldırma işlemi, sıcak hava tesviyesinin neden olduğu düzlük baş ağrısı olmaksızın, kalay daldırma işleminin sıcak hava tesviyesiyle aynı iyi lehimlenebilirliğe sahip olmasını sağlayan yassı bir bakır kalay intermetalik bileşiği oluşturabilir;Kalay daldırma ayrıca akımsız nikel kaplama / altın daldırma metalleri arasında difüzyon sorunu yaşamaz - bakır kalay intermetalik bileşikler sıkı bir şekilde birleştirilebilir.Kalay daldırma plakası çok uzun süre saklanmamalı ve montaj kalay daldırma sırasına göre yapılmalıdır.
6. Diğer yüzey işleme prosesleri
Diğer yüzey işleme işlemleri daha az uygulanmaktadır.Nispeten daha fazla uygulanan nikel altın kaplama ve akımsız paladyum kaplama işlemlerine bakalım.Nikel altın kaplama, PCB yüzey işleme teknolojisinin yaratıcısıdır.PCB'nin ortaya çıkışından bu yana ortaya çıkmıştır ve o zamandan beri yavaş yavaş diğer yöntemlere dönüşmüştür.Önce PCB yüzey iletkeni üzerine bir nikel tabakası, ardından bir altın tabakası kaplamaktır.Nikel kaplama esas olarak altın ve bakır arasındaki difüzyonu önlemek içindir.Nikel altın kaplamanın iki türü vardır: yumuşak altın kaplama (saf altın, altın yüzey parlak görünmez) ve sert altın kaplama (yüzey pürüzsüz ve serttir, aşınmaya dayanıklıdır, kobalt ve diğer elementleri içerir ve altın yüzey parlak görünüyor).Yumuşak altın, esas olarak çip paketleme sırasında altın telleri yapmak için kullanılır;Sert altın, esas olarak lehimlenmemiş yerlerde elektrik ara bağlantısı için kullanılır.Maliyeti göz önünde bulundurarak endüstri, altın kullanımını azaltmak için genellikle görüntü aktarımı ile seçici kaplama gerçekleştirir.
Şu anda, endüstride seçici altın kaplamanın kullanımı artmaya devam ediyor, bu da esas olarak akımsız nikel kaplama / altın liçi proses kontrolünde yaşanan zorluktan kaynaklanmaktadır.Normal şartlar altında kaynak, kaplama altının gevrekleşmesine yol açacaktır, bu da hizmet ömrünü kısaltacaktır, bu nedenle kaplanmış altın üzerinde kaynak yapmaktan kaçınmak gerekir;Ancak, akımsız nikel kaplama/altın daldırma işlemindeki altın çok ince ve tutarlı olduğu için gevrekleşme nadiren meydana gelir.Akımsız paladyum kaplama işlemi, akımsız nikel kaplamaya benzer.Ana işlem, bir indirgeyici ajan (sodyum dihidrojen hipofosfit gibi) aracılığıyla katalitik yüzey üzerindeki paladyum iyonlarını paladyuma indirgemektir.Yeni üretilen paladyum, herhangi bir paladyum kaplama kalınlığının elde edilebilmesi için reaksiyonu teşvik etmek için bir katalizör olabilir.Akımsız paladyum kaplamanın avantajları iyi kaynak güvenilirliği, termal kararlılık ve yüzey düzlüğüdür.
dört
Yüzey işleme sürecinin seçimi
Yüzey işleme sürecinin seçimi, esas olarak, nihai olarak monte edilen bileşenlerin tipine bağlıdır;Yüzey işleme süreci, PCB'nin üretimini, montajını ve nihai kullanımını etkileyecektir.Aşağıdakiler, beş yaygın yüzey işleme prosesinin kullanım durumlarını özel olarak tanıtacaktır.
1. Sıcak hava tesviye
Sıcak hava tesviyesi, bir zamanlar PCB yüzey işleme sürecinde lider bir rol oynadı.1980'lerde PCB'lerin dörtte üçünden fazlası sıcak hava tesviye teknolojisini kullandı, ancak endüstri son on yılda sıcak hava tesviye teknolojisinin kullanımını azalttı.PCB'lerin yaklaşık %25 - %40'ının artık sıcak hava tesviye teknolojisini kullandığı tahmin edilmektedir.Sıcak hava tesviye işlemi kirli, kokulu ve tehlikelidir, bu nedenle hiçbir zaman favori bir işlem olmamıştır.Bununla birlikte, sıcak hava tesviyesi, daha büyük parçalar ve daha geniş aralıklı teller için mükemmel bir işlemdir.Yüksek yoğunluklu PCB'de, sıcak hava tesviyesinin düzlüğü sonraki montajı etkileyecektir;Bu nedenle, HDI kartı için genellikle sıcak hava tesviye işlemi kullanılmaz.Teknolojinin ilerlemesiyle birlikte, QFP ve BGA'nın daha küçük aralıklarla montajına uygun sıcak hava tesviye işlemi endüstride ortaya çıkmıştır, ancak pratikte nadiren uygulanmaktadır.Şu anda, bazı fabrikalar sıcak hava tesviye işlemini değiştirmek için organik kaplama ve akımsız nikel / altın daldırma işlemi kullanıyor;Teknolojik gelişme, bazı fabrikaların kalay ve gümüş emprenye işlemlerini benimsemesine de yol açtı.Ayrıca, son yıllarda kurşunsuz kullanım eğilimi, sıcak hava tesviye kullanımını daha da kısıtlamıştır.Sözde kurşunsuz sıcak hava tesviyesi ortaya çıkmış olsa da, ekipmanın uyumluluğunu içerebilir.
2. Organik kaplama
Şu anda PCB'lerin yaklaşık %25 - %30'unun organik kaplama teknolojisi kullandığı tahmin edilmektedir ve bu oran artmaktadır (organik kaplamanın şu anda sıcak hava tesviyesini ilk etapta aşmış olması muhtemeldir).Organik kaplama işlemi, tek taraflı TV PCB'leri ve yüksek yoğunluklu çip paketleme panoları gibi düşük teknolojili PCB'lerde ve yüksek teknolojili PCB'lerde kullanılabilir.BGA için organik kaplama da yaygın olarak kullanılmaktadır.PCB'nin yüzey bağlantısı veya depolama süresi için işlevsel gereksinimleri yoksa, organik kaplama en ideal yüzey işleme süreci olacaktır.
3. Akımsız nikel kaplama / altın daldırma: akımsız nikel kaplama / altın daldırma işlemi
Organik kaplamadan farklı olarak, esas olarak, cep telefonlarının anahtar alanı, yönlendirici kabuğunun kenar bağlantı alanı ve çipin elastik bağlantısının elektriksel temas alanı gibi bağlantı fonksiyonel gereksinimleri ve yüzeyde uzun depolama ömrü olan panolarda kullanılır. işlemcilerSıcak hava tesviyesinin düzlüğü ve organik kaplama akısının ortadan kaldırılması nedeniyle, 1990'larda akımsız nikel kaplama / altın daldırma yaygın olarak kullanıldı;Daha sonra siyah disk ve kırılgan nikel fosfor alaşımı görünümünden dolayı akımsız nikel kaplama/altın daldırma işlemi uygulaması azaltılmıştır.Ancak şu anda hemen hemen her yüksek teknoloji PCB Fabrikası, akımsız nikel kaplama / altın daldırma hatlarına sahiptir.Bakır kalay intermetalik bileşiğini çıkarırken lehim bağlantısının kırılgan hale geleceği göz önüne alındığında, nispeten kırılgan nikel kalay intermetalik bileşiğinde birçok sorun ortaya çıkacaktır.Bu nedenle, neredeyse tüm taşınabilir elektronik ürünler (cep telefonları gibi) organik kaplama, gümüş daldırma veya kalay daldırma ile oluşturulan bakır kalay intermetalik bileşik lehim bağlantıları kullanırken, anahtar alanlar, temas alanları ve EMI koruma oluşturmak için akımsız nikel kaplama / altın daldırma kullanılır. alanlar.Şu anda PCB'lerin yaklaşık %10 - %20'sinin akımsız nikel kaplama/altın daldırma işlemi kullandığı tahmin edilmektedir.
4. Gümüş daldırma
Akımsız nikel kaplama/altın daldırma yönteminden daha ucuzdur.PCB'nin bağlantı fonksiyonel gereksinimleri varsa ve maliyetleri düşürmesi gerekiyorsa, gümüş daldırma iyi bir seçimdir;Gümüş daldırma işleminin iyi düzlüğü ve temasına ek olarak, gümüş daldırma işlemi seçilmelidir.Gümüş daldırma, iletişim ürünlerinde, otomobillerde, bilgisayar çevre birimlerinde ve ayrıca yüksek hızlı sinyal tasarımında yaygın olarak kullanılmaktadır.Gümüş emdirme, diğer yüzey işlemleriyle karşılaştırılamayan mükemmel elektriksel özellikleri nedeniyle yüksek frekanslı sinyallerde de kullanılabilir.EMS, montajı kolay ve iyi denetlenebilirliğe sahip olduğu için gümüş daldırma işlemini önerir.Bununla birlikte, gümüş daldırmada kararma ve lehim deliği gibi kusurlar nedeniyle büyümesi yavaştır (ancak azalmaz).Şu anda PCB'lerin yaklaşık %10 - %15'inin gümüş emprenye işlemi kullandığı tahmin edilmektedir.
5. Kalay daldırma
Kalay, yaklaşık on yıldır yüzey işleme prosesine dahil edilmiştir ve bu prosesin ortaya çıkışı, üretim otomasyonunun gerekliliklerinin bir sonucudur.Kalay daldırma, özellikle iletişim arka planı için uygun olan lehim bağlantısına herhangi bir yeni eleman getirmez.Kalay, levhanın depolama süresinin ötesinde lehimlenebilirliğini kaybedecektir, bu nedenle kalay daldırma için daha iyi saklama koşulları gereklidir.Ayrıca, kalay daldırma işleminin kullanımı kanserojenlerin varlığı nedeniyle kısıtlanmıştır.Şu anda PCB'lerin yaklaşık %5 - %10'unun kalay daldırma işlemini kullandığı tahmin edilmektedir.V Müşterilerin daha yüksek ve daha yüksek gereksinimleri, daha katı çevresel gereksinimler ve daha fazla yüzey işleme süreci ile sonuç, geliştirme beklentileri ve daha güçlü çok yönlülük ile hangi yüzey işleme sürecini seçmek biraz kafa karıştırıcı ve kafa karıştırıcı görünüyor.PCB yüzey işleme teknolojisinin gelecekte nereye gideceğini tam olarak tahmin etmek imkansızdır.Her durumda, önce müşteri gereksinimlerinin karşılanması ve çevrenin korunması yapılmalıdır!